Ультразвуковая толщинометрия

Ультразвуковой толщинфометрией считается метод диагностики, который применяется для того, чтобы оценить фактическое значение параметров изделия, в частности, толщины стенок путем однократных измерений с помощью ультразвукового излучения. Используется такой способ в тех случаях, когда измерение толщины механическими измерительными инструментами не представляется возможным. Ультразвуковая толщинометрия — это один из самых эффективных и точных методов неразрушающего контроля.

Оборудование и устройства для ультразвукового контроля толщины

Как правило, для осуществления УЗ толщинометрии используют ультразвуковые толщиномеры. Принцип действия данного прибора заключается в измерении времени прохождения ультразвуковых волн, распространяемых излучателем сквозь толщу стенки. Фиксируется время за которое лучи, достигая противоположной поверхности объекта контроля, возвращаются обратно к преобразователю. Чтобы провести подобные измерения не нужен доступ к противоположной поверхности области контроля, что позволяет получить нужную информацию не разрушая изделие даже если одна из сторон объекта труднодоступна или полностью недоступна (например, при использовании микрометра или штангенциркуля приходится разрезать стенку). Ультразвуковой толщинометр (или преобразователь) способен измерить толщину объектов из металлических, пластиковых, керамических, композитных материалов, а также из эпоксидной смолы и стекла. Кроме того, толщинометры применяются для определения толщины слоев жидкости или биологических образцов.
Ультразвуковой преобразователь представляет собой прибор, выполняющий функции излучателя и приемника. Действие прибора основано на пьезоэлектрическом и электромагнитно-акустическом эффектах. По назначению УЗ приборы делятся на прямые (или нормальные), при помощи которых генерируют продольные волны и наклонные (или призматические), которые применяются для возбуждения нормальных, поверхностных и поперечных волн. По функциональным признакам выделяют следующие виды преобразователей для ультразвуковой толщинометрии:
• Раздельные преобразователи — используются либо как излучатели, либо как приемники и включаются по раздельной схеме (пьезоэлемент присоединен или к генератору, или к усилителю).
• Совмещенные преобразователи — работают по совмещенной схеме (пьезоэлемент подключен и к генератору и к усилителю). Функция излучателя и приемника выполняется поочередно.
• Раздельно-совмещенные преобразователи — имеют два пьезоэлемента, которые включены раздельно, но конструктивно объединены в одном корпусе. Обладают минимальным уровнем собственных шумов, у них практически нет мертвой зоной, но при этом они имеют высокую чувствительность. Благодаря этим свойствам можно осуществить выравнивание чувствительности к дефектам, находящимся на разной глубине.

Значение ультразвуковой толщинометрии в промышленности

Ультразвуковая толщинометрия широко применяется во всех сферах промышленности и строительства и имеет большое значение для установления соответствия качества и безопасности изделий, сдающихся в эксплуатацию. Данный контроль позволяет определить толщину стенок труб и трубопроводов, различных резервуаров, контейнеров и сосудов, толщину стенок корпусов морского и речного транспорта, а также прочих промышленных объектов, к которым есть доступ только с одной стороны. Немаловажным считается информация о толщине стенок объекта при вынесении заключения об остаточном ресурсе эксплуатации объекта и управляющих решений, направленных на обеспечение качества продукции.

Способы измерения толщины с помощью ультразвукового излучения

Основным способом применения ультразвуковых лучей для определения толщины является эхо-метод. Именно эта методика предполагает контроль и определение параметров изделия, в случае, когда имеется доступ только с одной стороны. Выбор данного способа обусловлен также высокой чувствительностью эхо-метода, значительно превышающей чувствительность теневого метода УЗК. Эхо-методе позволяет зафиксировать отражение даже 1 % энергии и на основании этих показателей сформировать необходимые сведения о толщине изделия.

Задачи ультразвуковой толщинометрии

Существует три основных вида задач, решение которых должна обеспечить ультразвуковая толщинометрия. Для каждой из поставленных задач существуют свои устройства, или оборудование. В целом, способы контроля, по данному критерию, делятся на два вида — ручной и автоматический. С помощью ручного контроля, ручных толщинометров, удается выполнить две задачи: осуществить контроль объектов с гладкими параллельными поверхностями после изготовления, а также определить параметры (толщину стенок) с грубыми непараллельными поверхностями, такими, как изделия с коррозией внутренних поверхностей. В свою очередь, приборы автоматического контроля осуществляют диагностику в потоке (применительно для труб и различных трубопроводов, в том числе и магистральных).

Для ручного контроля гладких параллельных поверхностей и автоматического контроля в потоке устанавливается требование о соблюдении высокой точности измерений. Что касается ручного контроля объектов с грубыми поверхностями, то здесь необходима высокая чувствительность для фиксации рассеянного отражения от неровной противоположной поверхности. Цель данного требования — определить место наибольшего локального утончения стенок. При этом, уровень точности может быть не высоким. Результаты толщинометрии фиксируются на цифровом табло, а затем сохраняются в архив.